本發(fā)明涉及建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種塔吊自動(dòng)平衡控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代建筑高度的不斷攀升，在施工現(xiàn)場(chǎng)使用塔吊來起吊建材、貨物的頻率越來越高。隨之而來的問題就是塔吊因超重、斜拉斜吊、起吊速度過快、誤操作等原因造成的塔吊倒塌事故越來越多。一般塔吊在工作過程中，由于超重、斜拉斜吊、起吊速度過快、誤操作等各種原因造成塔身嚴(yán)重傾斜是最終導(dǎo)致塔吊倒塌的根本原因。盡管這些違規(guī)操作在塔吊的操作規(guī)范中都是禁止的，但是在實(shí)踐中卻因?yàn)闆]有對(duì)應(yīng)的強(qiáng)制限制違規(guī)操作的措施而屢禁不止。因此，對(duì)塔吊工作狀態(tài)的進(jìn)行檢測(cè)，通過塔吊自動(dòng)平衡控制系統(tǒng)對(duì)塔吊進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從操作控制方面限制違規(guī)操作，是保證塔吊的塔身在工作過程中始終保持豎直狀態(tài)（平衡狀態(tài)），提高塔吊安全性能的有效方法。通過系統(tǒng)改進(jìn)可以大大提高塔吊正常工作的安全系數(shù)，也可預(yù)防和減少塔吊安全事故的發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述所存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)塔身中心參考線與鉛垂機(jī)構(gòu)重力參考線的角度關(guān)系，通過電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)控制塔吊配重在塔吊吊臂上的位置，從而使吊臂時(shí)刻保持平衡的塔吊控制裝置。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本技術(shù)方案為一種塔吊自動(dòng)平衡控制裝置，包括電氣控制系統(tǒng)、配重平衡機(jī)構(gòu)、光電檢測(cè)裝置和安裝在塔身上的鉛錘機(jī)構(gòu)；塔身上設(shè)有與塔吊支撐同轉(zhuǎn)軸的鉛錘機(jī)構(gòu)，鉛錘機(jī)構(gòu)自由端側(cè)邊設(shè)有光電檢測(cè)裝置，光電檢測(cè)裝置與電氣控制系統(tǒng)連接；所述配重平衡機(jī)構(gòu)滑動(dòng)安裝在塔吊吊臂上，通過步進(jìn)電機(jī)控制其運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)與電氣控制系統(tǒng)連接；所述光電檢測(cè)裝置檢測(cè)塔身中心參考線和鉛錘機(jī)構(gòu)重力參考線之間的偏轉(zhuǎn)角度。

在塔身上安裝鉛垂機(jī)構(gòu)，通過檢測(cè)塔身中心參考線與鉛垂機(jī)構(gòu)重力參考線的角度關(guān)系來自動(dòng)控制塔吊配重在塔吊吊臂上的位置，從而時(shí)刻保持吊臂平衡；解決塔吊在工作過程中，由于超重、斜拉斜吊、起吊速度過快、誤操作等原因造成塔身傾斜甚至嚴(yán)重傾斜最終導(dǎo)致塔吊倒塌的問題；同時(shí)通過自動(dòng)平衡控制裝置限制塔吊司機(jī)的一些危險(xiǎn)操作來避免安全事故的發(fā)生。在自動(dòng)平衡控制裝置中光電檢測(cè)裝置，將塔身中心參考線與鉛垂機(jī)構(gòu)重力參考線的角度變化關(guān)系轉(zhuǎn)換為光電信號(hào)的變化，以便利用此變化的光電信號(hào)通過電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行邏輯自動(dòng)控制。

作為優(yōu)化，塔吊配重上安裝自鎖步進(jìn)電機(jī)，吊臂配重端安裝齒條導(dǎo)軌，塔吊配重在控制系統(tǒng)的控制下,沿齒條導(dǎo)軌調(diào)整位置使吊臂始終保持平衡狀態(tài)。

作為優(yōu)化，所述光電檢測(cè)裝置為紅外光傳感器，紅外光電傳感器設(shè)有三點(diǎn)，分別為效驗(yàn)點(diǎn)和左右監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可根據(jù)塔身中心參考線與鉛垂機(jī)構(gòu)重力參考線的角度變化，由電氣控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)平衡配重在一定的范圍內(nèi)沿齒條導(dǎo)軌水平運(yùn)動(dòng)，來自動(dòng)、安全、有效的保持塔吊在工作中的動(dòng)態(tài)平衡，并且可通過杠桿原理來自動(dòng)調(diào)節(jié)塔吊的吊重范圍而無需減少或增多平衡配重，既能保障設(shè)備的安全，一定程度上還能提高塔吊的安全起升能力。本發(fā)明采用紅外光電檢測(cè)電路并使用機(jī)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)代替人工偶爾的間歇監(jiān)測(cè)，避免塔吊周圍的強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾和人工監(jiān)測(cè)中的誤判或錯(cuò)判導(dǎo)致系統(tǒng)故障或安全事故，從而大大提高塔吊工作的穩(wěn)定性和安全可靠性，降低安全事故的發(fā)生率。既能提高塔吊制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，也能降低塔吊使用單位的維護(hù)成本。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明中鉛錘機(jī)構(gòu)和光電檢測(cè)裝置組成的塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中光電檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中微角位移方法轉(zhuǎn)化方法示意圖。

圖4是本發(fā)明中紅外光電檢測(cè)電路中監(jiān)測(cè)點(diǎn)紅外檢測(cè)電路和校驗(yàn)點(diǎn)紅外檢測(cè)電路電氣示意圖。

圖中標(biāo)記：塔吊支撐1、鉛錘機(jī)構(gòu)2、支撐軸3、效驗(yàn)點(diǎn)紅外傳感器4、左紅外傳感器5、右紅外傳感器6和軸承7。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1，如圖1和圖2中所示，本發(fā)明為一種塔吊自動(dòng)平衡控制裝置，包括控制系統(tǒng)、配重平衡機(jī)構(gòu)、光電檢測(cè)裝置和安裝在塔身上的鉛錘機(jī)構(gòu)；塔身上設(shè)有與塔吊支撐1同轉(zhuǎn)軸的鉛錘機(jī)構(gòu)2，鉛錘機(jī)構(gòu)2自由端側(cè)邊設(shè)有光電檢測(cè)裝置，光電檢測(cè)裝置與電氣控制系統(tǒng)連接；所述配重平衡機(jī)構(gòu)滑動(dòng)安裝在塔吊吊臂上，通過步進(jìn)電機(jī)控制其運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)與電氣控制系統(tǒng)連接；所述光電檢測(cè)裝置檢測(cè)塔身中心參考線和鉛錘機(jī)構(gòu)2重力參考線之間的偏轉(zhuǎn)角度。

本發(fā)明的原理：如圖3中所示，本來自動(dòng)平衡控制系統(tǒng)需要的是傾斜后的塔臂（CD）和水平方向（AB）的水平夾角∠AOC（θ1）大小來自動(dòng)控制配重在配重端的水平位置，但是該水平夾角難于檢測(cè)，因此本發(fā)明利用圖示原理把水平方向微角位移檢測(cè)轉(zhuǎn)換為對(duì)豎直方向微角位移∠EOF（θ2）檢測(cè)。在圖3所示方法中，只要保證塔身（OE）和塔臂（AB）始終垂直，就能保證水平傾角∠AOC和豎直傾角∠EOF相等。這樣就解決了水平傾角和豎直傾角變化的一致性問題。

如圖1和圖3中所示，鉛垂機(jī)構(gòu)2的中心線亦即重力參考線和塔吊支撐1的塔身中心參考線，配合左紅外傳感器5或右紅外傳感器6到支撐軸3的中心線之間的距離R即構(gòu)成了微角位移機(jī)械放大機(jī)構(gòu)。利用角度和弧長(zhǎng)之間的換算關(guān)系θ=L/R（式中L為待檢測(cè)的弧長(zhǎng)變化量），即可達(dá)到通過檢測(cè)弧長(zhǎng)L的明顯變化來間接檢測(cè)角度θ微小變化的目的。為了避免電氣控制系統(tǒng)由于小的擾動(dòng)而頻繁發(fā)出控制指令，實(shí)際不需要精確檢測(cè)轉(zhuǎn)角變化。

在安裝塔吊支撐1之前，先調(diào)整塔吊到空載平衡，利用水平尺校正塔吊支撐的底面位置，使其保持水平，這樣即可保證安裝在塔吊支撐上的可自由轉(zhuǎn)動(dòng)鉛垂機(jī)構(gòu)2在重力作用下處于豎直狀態(tài)，也就能保證鉛垂機(jī)構(gòu)的重力參考線和塔吊支撐的塔身中心參考線重合（即達(dá)到電氣控制系統(tǒng)的平衡檢測(cè)初始條件）。

圖2和圖4中所示，每個(gè)紅外傳感器一直發(fā)出紅外光，一旦有紅外光反射回來則會(huì)被檢測(cè)部分檢測(cè)到，此時(shí)紅外傳感器的最終輸出經(jīng)兩級(jí)放大后的電平Rx即由高電平1變?yōu)榈碗娖?。只要塔吊的塔身的平衡狀態(tài)不發(fā)生太大的變化，三組紅外對(duì)管的輸出狀態(tài)就不會(huì)發(fā)生變化。三個(gè)紅外檢測(cè)傳感器檢測(cè)輸出電平狀態(tài)變化，反應(yīng)塔身平衡變化。就轉(zhuǎn)變成了對(duì)3個(gè)紅外檢測(cè)元件輸出電平狀態(tài)變化的檢測(cè)了。結(jié)合圖3，可以得到不同的電平值組合代表的塔身工作狀態(tài)。如圖2中所示，電氣控制邏輯判斷表：

通過判斷左監(jiān)測(cè)點(diǎn)5、右監(jiān)測(cè)點(diǎn)6和效驗(yàn)點(diǎn)4紅外檢測(cè)元件是否改變檢測(cè)信號(hào)，電氣控制系統(tǒng)可根據(jù)電氣控制邏輯判斷表來判斷塔身是否發(fā)生傾斜以及傾斜的危險(xiǎn)程度，進(jìn)而做出限制危險(xiǎn)進(jìn)一步惡化的操作或者是強(qiáng)制自動(dòng)控制操作來減輕危險(xiǎn)程度。如果塔身中心線和機(jī)械鉛垂機(jī)構(gòu)中心線一致或者一致程度較高（在允許夾角范圍內(nèi)），電氣控制系統(tǒng)保持待機(jī)狀態(tài)不輸出控制信號(hào)，塔吊司機(jī)將感受不到任何自動(dòng)平衡控制系統(tǒng)的干預(yù)存在；如果一旦檢測(cè)到塔身中心線和機(jī)械鉛垂機(jī)構(gòu)中心線超出安全夾角范圍，控制系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)檢測(cè)到的光電信號(hào)改變來控制系統(tǒng)的輸出，電氣控制系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)，配重平衡機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，配重平衡機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)使塔臂重新達(dá)到平衡狀態(tài)；如果檢測(cè)到塔身中心線和機(jī)械鉛垂機(jī)構(gòu)中心線夾角已經(jīng)嚴(yán)重超過安全范圍，則電氣控制系統(tǒng)會(huì)給起重端電機(jī)發(fā)出返回塔身的指令，并強(qiáng)制終止起吊過程中的危險(xiǎn)操作，避免安全事故的發(fā)生。

實(shí)施例2，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上對(duì)配重平衡機(jī)構(gòu)做進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，塔吊配重上安裝自鎖步進(jìn)電機(jī)，吊臂配重端安裝齒條導(dǎo)軌，塔吊配重在控制系統(tǒng)的控制下,沿齒條導(dǎo)軌調(diào)整位置使吊臂始終保持平衡狀態(tài)，塔吊配重在吊臂上滑動(dòng)，使吊臂始終處于平衡狀態(tài)，提高塔吊整體安全性。

實(shí)施例3，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上對(duì)光電檢測(cè)裝置的布置和選擇進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，所述光電檢測(cè)裝置為紅外光傳感器，紅外光電傳感器設(shè)有三點(diǎn)，分別為效驗(yàn)點(diǎn)4、左監(jiān)測(cè)點(diǎn)5和右監(jiān)測(cè)點(diǎn)6。三點(diǎn)檢測(cè)，提高檢測(cè)對(duì)比度，提升電氣控制系統(tǒng)輸出信號(hào)控制的精準(zhǔn)度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。